经颅磁声刺激作用下神经元放电节律研究

摘要

经颅磁声刺激(TMAS)是一种利用超声和磁场产生的电流刺激神经组织调节神经活动的脑刺激技术。它具有无损伤、高刺激深度和高穿透深度的特点。然而，TMAS对神经元影响还未知。神经系统是人体生理机能的重要调节系统，是通过神经元感受外界刺激，并以神经放电的方式对外界刺激进行编码、传递和解码。不同的放电模式反映了不同的外界刺激，相应地产生不同的生理效应。为了深入研究TMAS的作用，本文以神经元模型为研究对象，讨论其在外部刺激下放电节律的变化。
　　本文分析了神经元放电模式与经颅磁声刺激治疗疾病的研究现状，在此基础上，研究了三种刺激类型(连续波刺激、脉冲波刺激、正弦波刺激)和不同超声参数(磁场强度、超声强度、工作周期、重复频率等)对Hodgkin-Huxley神经元模型和Chay神经元模型放电节律的影响，进而得到外部刺激与放电模式之间的关系。仿真结果证明在不同类型的经颅磁声刺激作用下神经元模型表现出丰富的放电节律，包括周期簇放电、周期峰放电、混沌放电等。在Chay神经元模型的研究中还重点讨论了Ca2+离子浓度随外部刺激的变化情况。
　　另外，本文还针对TMAS的开环状态，应用非线性控制理论，使神经元动作电位达到同步，实现对TMAS的闭环控制。提出采用RBF神经网络自适应控制，实现了两个HH神经元模型的同步控制，并通过模型仿真证明了控制方法的有效性。
　　上述研究成果为我们揭示了经颅磁声刺激在生物神经系统中的作用机制，以及为经颅磁声刺激治疗精神神经类疾病提供了理论基础。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 经颅磁声刺激的研究意义

1.2 脑神经刺激研究现状

1.3 搭建神经元模型意义

1.4 神经元同步控制

1.5本文的主要研究内容

第2章 放电节律分析理论基础

2.1 经颅磁声刺激的原理

2.2 神经元模型

2.3 超声波的调制

2.4 神经元的放电节律

2.5 本章小结

第3章 经颅磁声刺激作用下神经元的放电节律

3.1 引言

3.2 TMAS作用下HH神经元的放电节律

3.3 TMAS作用下Chay神经元模型的放电节律

3.4 本章小结

第4章 神经元放电节律同步控制

4.1 引言

4.2 耦合的神经元模型

4.3 控制算法

4.4 控制器的设计

4.5 仿真结果分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢